Способ производства катанки для холоднодеформированной арматуры

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к способам производства катанки для получения холоднодеформированной арматуры. Для получения катанки с заданным значением предела текучести и микроструктуры осуществляют выплавку стали, внепечную ее обработку с получением стали, содержащей, мас.% углерода 0,09-0,12, кремния 0,15-0,30 и марганца 0,25-0,50, после внепечной обработки дополнительно по ковшовой пробе определяют в стали содержание углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, никеля и меди, рассчитывают углеродный эквивалент в зависимости от содержания в стали углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, никеля и меди Сэ=(C+Mn/6)+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15, проводят непрерывную разливку стали с получением заготовки и прокатку заготовки, при этом прокатку начинают с температуры 980°С со степенью суммарной деформации в зависимости от профилеразмера, междеформационное подстуживание перед чистовой прокаткой ведут до 900°С, затем осуществляют чистовую прокатку с последеформационным охлаждением катанки сначала в воде до 720-730°С, затем на воздухе до 300°С в течение одной минуты с получением предела текучести по следующей зависимости: σ_т=-18,7×Сэкв.+17,8×d+1,216×Тв.о.-624,3, где - σ_т - предел текучести; Сэ - углеродный эквивалент, d - диаметр катанки; Тв.о. - температура охлаждения в воде, °С; 18,7, 17,8, 1,216 и 624,3 - коэффициенты, полученные опытным путем, после обработки экспериментальных данных по определению влияния каждого параметра на прочностные свойства катанки.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к способам производства катанки для получения холоднодеформированной арматуры высокопрочностных свойств, и может быть использовано на металлургических заводах.

Известен способ доводки химического состава стали в ковше, включающий отбор проб металла из ковша, определение химического состава металла, электронного эквивалента химического состава стали (Z^y), зависимости свойств стали от величины Z^y, зависимости величины Z^y, от корректирующих добавок, определение массы корректирующих добавок в зависимости от отклонения текущей величины Z^y от заданного значения Z^y, обеспечивающего заданный уровень свойств, присадку этих добавок в ковш и последующую усреднительную обработку жидкой стали. (А.с. 1342928, С21С 7/04, опубликовано 07.10.87 Бюл. N 37.)

К недостаткам известного способа следует отнести сложность определения электронного эквивалента химического состава стали в условиях действующего производства, необходимость дополнительного времени для проведения расчетов, отсутствие данных в системе расчетов параметров разливки и прокатки металла, которые не в меньшей степени влияют на получение проката с нормируемым пределом прочности.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ производства арматурных периодических профилей (патент РФ № 2222611, C21D 8/08, опубликовано 27.01.2004), включающий нагрев заготовки, прокатку заготовки на заданный профилеразмер, междеформационное подстуживание раската и последеформационное охлаждение готового профиля, которое ведут до температуры, определяемой из выражения:

Т_о=212,5-1,6×10^-4×T² _п+0,723×σ_т-0,748×σ_в+18,87×δ₅+611,5×Сэ, где

Т_о - температура последеформационного охлаждения, град. С;

Т² _п - температура междеформационного подстуживания, град. С;

σ_т - минимально допустимое значение предела текучести, МПа;

σ_в - минимально допустимое значение предела прочности, МПа;

δ₅ - минимально допустимое значение относительного удлинения, %;

Сэ - углеродный эквивалент, определяемый по формуле:

Сэ=C+Mn/6+Si/7,

где С, Si, Mn - содержание углерода, марганца и кремния, %.

По известному способу режимы прокатки выбирают только исходя из заданных минимальных значений прочностных и пластических характеристик металла, поэтому в процессе производства холоднодеформированного арматурного профиля невозможно получить продукцию высокопрочностных свойств.

Кроме того, упрочняющее действие на горячекатаный круглый прокат кроме углерода и марганца оказывает еще и содержание в стали хрома, никеля, меди, молибдена, ванадия, поэтому расчет углеродного эквивалента без учета содержания этих элементов приводит к ошибочному расчету температуры последеформационного охлаждения. Вследствие чего в процессе переработки не обеспечивается необходимый предел текучести, что особенно актуально при выплавке стали в дуговых электросталеплавильных печах, использующих до 100% в металлозавалке металлолом, содержащий повышенное значение вышеперечисленных элементов.

В то же время хром, никель и медь оказывают существенное влияние на свариваемость арматурных периодических профилей, поэтому содержание этих элементов в заготовке также необходимо учитывать.

На температуру последеформационного охлаждения очень сильное влияние оказывает диаметр готового периодического профиля.

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с признаками заявляемого изобретения: нагрев заготовки, прокатка заготовки на заданный профилеразмер, междеформационное подстуживание и последеформационное охлаждение готового профиля.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является производство катанки с техническими характеристиками, обеспечивающими высокопрочностные свойства при получении холоднодеформируемой арматуры класса В500С из стали марки Ст1сп по ГОСТ 380-93.

Техническим результатом изобретения является получение катанки по заданному в узком интервале значений пределу текучести с микроструктурой 10-11 номера (балла) без мартенситных участков.

Технический результат достигается тем, что в способе производства катанки для холоднодеформированной арматуры, включающем выплавку стали, внепечную обработку и непрерывную разливку стали на машине непрерывного литья с получением заготовки, нагрев заготовки, прокатку на заданный профилеразмер с междеформационным подстуживанием проката и последеформационным охлаждением катанки, после внепечной обработки получают сталь, содержащую, мас.%: углерод 0,09-0,12, кремний 0,15-0,30 и марганец 0,25-0,50, рассчитывают углеродный эквивалент в зависимости от содержания в стали углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, никеля и меди, прокатку на заданный профилеразмер начинают с температуры 980°С со степенью суммарной деформации в зависимости от профилеразмера, междеформационное подстуживание перед чистовой прокаткой ведут до температуры 900°С, затем осуществляют чистовую прокатку, а последеформационное охлаждение катанки осуществляют сначала в воде до температуры 720-730°С, затем на воздухе до температуры 300°С в течение одной минуты с получением предела текучести по следующей зависимости:

σ_т=-18,7×Сэкв.+17,8×d+l,216×Тв.о.-624,3,

где: σ_т - заданный предел текучести;

Сэкв. - углеродный эквивалент(С+Mn/6)+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15;

d - диаметр катанки, мм;

Тв.о. - температура последеформационного охлаждения в воде, °С;

18,7, 17,8, 1,216 и 624,3 - коэффициенты, полученные опытным путем после обработки экспериментальных данных по определению влияния каждого параметра на прочностные свойства катанки.

Процесс получения катанки для производства холоднодеформированной арматуры заключается в обеспечении необходимых ее прочностных свойств, т.е. величина предела текучести задается в интервале (σ_т=360-420 Н/мм²) и пластических свойств при величине относительного удлинения (δ≥25%) за счет двухстадийного охлаждении: сначала интенсивного водяного, позволяющего получать микроструктуру 10-11 номера по ASTM без мартенситных участков, а затем на конвейере воздушным охлаждением, таким образом, чтобы не допустить рост зерна в готовой катанке.

Прокатка катанки в зависимости от углеродного эквивалента, требуемого диаметра и температуры самоотпуска позволяет освоить производство катанки для производства холоднодеформированной арматуры класса В500С из стали марки Ст1сп по ГОСТ 380-94 получить требуемый предел текучести, минимизировать затраты на производство.

Производство катанки проводили следующим образом. После выпуска из сталеплавильного агрегата сталь подают на агрегат доводки стали, где производят его усреднение по химическому составу и температуре путем продувки инертным газом, присадками кремний и марганецсодержащих ферросплавов. После чего, отбирают пробу стали и замерят ее температуру. Например, сталь содержит, мас.%: 0,10 углерода, 0,15 кремния, 0,48 марганца, 0,029 серы и 0,011 фосфора, 0,05 хрома, 0,09 никеля, 0,16 меди, 0,012 молибдена и 0,009 ванадия при температуре 1582°С.

Получив химический состав, рассчитывают углеродный эквивалент, который в нашем примере составит:

Сэкв=С+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15=0,21

Затем металл разливают на сортовой машине непрерывного литья заготовок, заготовку режут на мерные длины, охлаждают на стеллажах и передают в цех отделки литой заготовки.

После визуального осмотра заготовок их передают на мелкосортно проволочный стан, например, для получения катанки диаметром 6,5 мм.

Режим прокатки выбирался исходя из требуемого предела текучести σ_т=390 Н/мм² с обеспечением температуры катанки после линии водяного охлаждения, равной 720-730°С, при этом требуемый предел текучести рассчитывался согласно выражению.

σ_т=-18,7×0,21.+17,8×6,5+1,216×725-624,3=369

Скорость перемещения проката в конце прокатки составляет 80 м/с. После прокатки катанку интенсивно охлаждают в линии водяного охлаждения. Время между окончанием прокатки и началом охлаждения 0,025 сек. Охлаждение водой производилось в коробах, оснащенных форсунками. Далее прокат укладывают виткообразователем на конвейер воздушного охлаждения. После укладки фиксировалась температура катанки, которая составила 720°С, затем катанка подвергалась воздушному охлаждению с использованием вентиляторов до температуры 300°С. После конвейера воздушного охлаждения витки собирались в бунт массой 2000 кг.

Данный способ позволяет освоить производство катанки для холоднодеформированной арматуры класса В500С из стали марки Ст1сп по ГОСТ 380-94, получить требуемый предел текучести в узком интервале значений, микроструктуру 10-11 номера без мартенситных участков, минимизировать затраты на производство.

При выплавке стали Ст1сп по ГОСТ 380-94 для диаметров заготовки от 6,5-11мм заданный предел текучести составляет 360-420 Н/мм², а температура самоотпуска выбрана в пределах 720-730°С при значении углеродного эквивалента 0,19-0,23.

Способ производства катанки для холоднодеформированной арматуры, включающий выплавку стали, внепечную обработку и непрерывную разливку стали на машине непрерывного литья с получением заготовки, нагрев заготовки, прокатку на заданный профилеразмер с междеформационным подстуживанием проката и последеформационным охлаждением катанки, отличающийся тем, что после внепечной обработки получают сталь с содержанием (мас.%) углерода 0,09-0,12, кремния 0,15-0,30 и марганца 0,25-0,50, рассчитывают углеродный эквивалент в зависимости от содержания в стали углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, никеля и меди, прокатку начинают с температуры 980°С со степенью суммарной деформации в зависимости от профилеразмера, междеформационное подстуживание перед чистовой прокаткой ведут до температуры 900°С, затем осуществляют чистовую прокатку, а последеформационное охлаждение катанки осуществляют сначала в воде до температуры 720-730°С, затем на воздухе до температуры 300°С в течение одной минуты с получением предела текучести по следующей зависимости:

σ_т=-18,7·Сэкв.+17,8·d+1,216·Тв.о.-624,3,

где σ_т - предел текучести;

Сэкв. - углеродный эквивалент = (C+Mn/6)+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15;

d - диаметр катанки, мм;

Тв.о. - температура последеформационного охлаждения в воде, °С;

18,7, 17,8, 1,216 и 624,3 - коэффициенты, полученные опытным путем, после обработки экспериментальных данных по определению влияния каждого параметра на прочностные свойства готовой катанки.